申请日2014.02.10
公开(公告)日2014.05.14
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种高COD工业废水零排放处理系统及方法，所述系统包括：通过管道顺次连接的回用水调节池、曝气生物滤池、石灰澄清池、变孔隙滤池、超滤装置、多段法反渗透装置、浓水反渗透装置、提浓段脱盐装置、多效蒸发系统和固体回收装置;曝气生物滤池、变孔隙滤池和超滤装置均设有反洗装置，所述反洗装置均与回用水调节池连接。本发明能够减少超滤、反渗透装置的化学清洗次数，保证膜元件的使用寿命，减少因替换元件而产生的费用，并且实现高COD工业废水的零排放。
权利要求书
1.一种高COD工业废水零排放处理系统，其特征在于：包括通过管道顺次连接的回用水调 节池、曝气生物滤池、石灰澄清池、变孔隙滤池、超滤装置、多段法反渗透装置、浓水反渗 透装置、提浓段脱盐装置、多效蒸发系统和固体回收装置;曝气生物滤池、变孔隙滤池和超 滤装置均设有反洗装置，所述反洗装置均与回用水调节池连接。
2.根据权利要求1所述的高COD工业废水零排放处理系统，其特征在于：多段法反渗透装 置为一级三段反渗透装置;浓水反渗透装置为一级两段反渗透装置;提浓段脱盐装置为一级 三段反渗透装置。
3.根据权利要求1或2所述的高COD工业废水零排放处理系统，其特征在于：提浓段脱盐 装置采用叠管式反渗透DTRO。
4.根据权利要求1或2所述的高COD工业废水零排放处理系统，其特征在于：变孔隙滤池 与超滤装置之间设置自清洗过滤器，自清洗过滤器也设有与回用水调节池连接的反洗装置。
5.根据权利要求1或2所述的高COD工业废水零排放处理系统，其特征在于：还包括加药 系统，所述加药系统包括石灰加药系统、反渗透还原剂加药装置、反渗透阻垢剂加药装置、 超滤杀菌剂加药装置、硫酸加药装置、絮凝剂加药装置和助凝剂加药装置;
石灰加药系统、絮凝剂加药装置和助凝剂加药装置均与石灰澄清池连接;
硫酸加药装置设置在石灰澄清池的出水渠内;
超滤杀菌剂加药装置与超滤装置连接;
反渗透还原剂加药装置、反渗透阻垢剂加药装置均设置在超滤装置与多段法反渗透装置连接 的管道上。
6.一种采用权利要求2～5任意一项所述系统实现高COD工业废水零排放处理的方法，其特 征在于：工业废水进入回用水调节池，经提升泵提升进入曝气生物滤池进行生化处理，同时 进行过滤和吸附以降低COD;然后进入石灰澄清池中进行软化处理和混凝反应沉淀，沉淀 后的澄清水调节pH后进入变孔隙滤池进行过滤;滤池出水加压后，进入超滤装置进行微孔 过滤，保证反渗透的进水水质;再依次进入多段法反渗透装置、浓水反渗透装置、提浓段脱 盐装置进行膜处理;处理后的水进入多效蒸发系统进行蒸发结晶，结晶进入固体回收装置进 行固体回收或废弃物处置，蒸馏水回流到淡水箱，回用于循环水系统;
上述废水处理过程中，曝气生物滤池、变孔隙滤池、自清洗过滤器和超滤装置的反洗装置生 成的反洗水直接回流至回用水调节池进行回收。
7.根据权利要求6所述的高COD工业废水零排放处理方法，其特征在于：自清洗过滤器选 用连续运行、自动反洗过滤器，过滤精度为100μm，正常情况下，过滤差压不大于30KPa， 自清洗过滤器依据进、出口压差或者周期制水量进行自动反洗。
8.根据权利要求6所述的高COD工业废水零排放处理方法，其特征在于：从石灰澄清池留 出的泥水通过污泥处理系统进行分离，水回流至回用水调节池，而污泥进行无害化处置。
9.根据权利要求6所述的高COD工业废水零排放处理方法，其特征在于：多效蒸发系统采 用三效蒸发方式，包括三个蒸发器，第一个蒸发器以生蒸汽作为加热蒸汽，其余两个蒸发器 均以前一个蒸发器生成的二次蒸汽作为加热蒸汽，并且每一效的二次蒸汽温度总是低于其加 热蒸汽。
10.根据权利要求6所述的高COD工业废水零排放处理方法，其特征在于，在工业废水处理 过程中，通过加药系统加入药剂对废水进行处理，具体为：
(1)通过石灰加药系统、絮凝剂加药装置和助凝剂加药装置分别向石灰澄清池中加入石 灰、絮凝剂和助凝剂，发生混凝反应，产生沉淀物;
(2)通过硫酸加药装置向石灰澄清池的出水渠内加入硫酸，以调节澄清池出水的PH值;
(3)通过超滤杀菌剂加药装置向超滤装置反洗时加入杀菌剂;
(4)在工业废水进入多段法反渗透装置前，通过反渗透还原剂加药装置加入还原剂来还原 水中的余氯以防止对反渗透膜元件造成氧化，并通过反渗透阻垢剂加药装置加入阻垢剂来控 制反渗透浓水中无机盐垢的析出。
说明书
一种高COD工业废水零排放处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种高COD工业废水零排放处理系统及方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
COD(Chemical Oxygen demand)又称化学需氧量，指在一定条件下，用强氧化剂处理 水样时所消耗的氧的量，它反映了水中受还原性物质污染的程度，水中还原性物质主要包括 有机物、亚硝酸盐，亚铁盐、硫化物等可以被氧化的物质。化学需氧量越高表明水中有机污 染物越多。COD含量高的水排放到自然水体里面，使藻类大量生长，会大量消耗水中的溶 解氧，使水体中的鱼类等水生物缺氧死亡，破坏水体的生态系统，并进一步造成水体厌氧发 臭，从而使水体失去使用功能。
目前，现有工业废水处理技术无法应对高COD负荷，导致超滤、反渗透系统的频繁化 学清洗，缩短膜元件的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高COD工业废水零排放处理系统及方法，能够减少超滤、 反渗透装置的化学清洗次数，保证膜元件的使用寿命，减少因替换元件而产生的费用，并且 实现高COD工业废水的零排放。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种高COD工业废水零排放处理系 统，包括通过管道顺次连接的回用水调节池、曝气生物滤池、石灰澄清池、变孔隙滤池、超 滤装置、多段法反渗透装置、浓水反渗透装置、提浓段脱盐装置、多效蒸发系统和固体回收 装置;曝气生物滤池、变孔隙滤池和超滤装置均设有反洗装置，所述反洗装置均与回用水调 节池连接。
前述的高COD工业废水零排放处理系统中，变孔隙滤池与超滤装置之间设置自清洗过 滤器，自清洗过滤器也设有与回用水调节池连接的反洗装置。
前述的高COD工业废水零排放处理系统中，多段法反渗透装置为一级三段反渗透装 置;浓水反渗透装置为一级两段反渗透装置;提浓段脱盐装置为一级三段反渗透装置。
前述的高COD工业废水零排放处理系统中，提浓段脱盐装置采用叠管式反渗透 DTRO。
前述的高COD工业废水零排放处理系统中，变孔隙滤池与超滤装置之间设置自清洗过 滤器，自清洗过滤器也设有与回用水调节池连接的反洗装置。
前述的高COD工业废水零排放处理系统还包括与石灰澄清池连接的污泥处理系统。
前述的高COD工业废水零排放处理系统中，多效蒸发系统包括三个蒸发器，第一个蒸 发器以生蒸汽作为加热蒸汽，其余两个蒸发器均以前一个蒸发器生成的二次蒸汽作为加热蒸 汽。
前述的高COD工业废水零排放处理系统还包括加药系统还包括加药系统，所述加药系 统包括石灰加药系统、反渗透还原剂加药装置、反渗透阻垢剂加药装置、超滤杀菌剂加药装 置、硫酸加药装置、絮凝剂加药装置和助凝剂加药装置;
石灰加药系统、絮凝剂加药装置和助凝剂加药装置均与石灰澄清池连接;
硫酸加药装置设置在石灰澄清池的出水渠内;
超滤杀菌剂加药装置与超滤装置连接;
反渗透还原剂加药装置、反渗透阻垢剂加药装置均设置在超滤装置与多段法反渗透装置连接 的管道上。
前述的高COD工业废水零排放处理系统中，所述加药系统还包括碳酸钠加药系统，碳 酸钠加药系统设置在曝气生物滤池与石灰澄清池连接的管道上。
前述的高COD工业废水零排放处理系统中，所述变孔隙滤池的出口连接有清水池;所 述加药系统还包括与清水池连接的次氯酸钠加药装置。
一种采用前述系统实现高COD工业废水零排放处理的方法为：工业废水进入回用水调节 池，经提升泵提升进入曝气生物滤池进行生化处理，同时进行过滤和吸附以降低COD;然 后进入石灰澄清池中进行软化处理和混凝反应沉淀，沉淀后的澄清水调节pH后进入变孔隙 滤池进行过滤;滤池出水加压后，进入超滤装置进行微孔过滤，保证反渗透的进水水质;再 依次进入多段法反渗透装置、浓水反渗透装置、提浓段脱盐装置进行膜处理;处理后的水进 入多效蒸发系统进行蒸发结晶，结晶进入固体回收装置进行固体回收或废弃物处置，蒸馏水 回流到淡水箱，回用于循环水系统;
上述废水处理过程中，曝气生物滤池、变孔隙滤池、自清洗过滤器和超滤装置的反洗装置生 成的反洗水直接回流至回用水调节池进行回收。
前述的高COD工业废水零排放处理方法中，自清洗过滤器选用连续运行、自动反洗过滤 器，过滤精度为100μm，正常情况下，过滤差压不大于30KPa，自清洗过滤器依据进、出口 压差或者周期制水量进行自动反洗。
前述的高COD工业废水零排放处理方法中，从石灰澄清池留出的泥水通过污泥处理系统 进行分离，水回流至回用水调节池，而污泥进行无害化处置。
前述的高COD工业废水零排放处理方法中，多效蒸发系统采用三效蒸发方式，包括三个 蒸发器，第一个蒸发器以生蒸汽作为加热蒸汽，其余两个蒸发器均以前一个蒸发器生成的二 次蒸汽作为加热蒸汽，并且每一效的二次蒸汽温度总是低于其加热蒸汽。
前述的高COD工业废水零排放处理方法中，在工业废水处理过程中，通过加药系统加入 药剂对废水进行处理，具体为：
(1)通过石灰加药系统、絮凝剂加药装置和助凝剂加药装置分别向石灰澄清池中加入石 灰、絮凝剂和助凝剂，发生混凝反应，产生沉淀物;
(2)通过硫酸加药装置向石灰澄清池的出水渠内加入硫酸，以调节澄清池出水的PH值;
(3)通过超滤杀菌剂加药装置向超滤装置反洗时加入杀菌剂;
(4)在工业废水进入多段法反渗透装置前，通过反渗透还原剂加药装置加入还原剂来还原 水中的余氯以防止对反渗透膜元件造成氧化，并通过反渗透阻垢剂加药装置加入阻垢剂来控 制反渗透浓水中无机盐垢的析出。
前述的高COD工业废水零排放处理方法中，在工业废水进入石灰澄清池前，可以通过碳 酸钠加药系统加入碳酸钠来降低水的非碳酸盐硬度，而是否投加碳酸钠，需要根据工业废水 水质确定;通过次氯酸钠加药装置向清水池加入次氯酸钠，以保证后续工艺的杀菌效果。
前述的高COD工业废水零排放处理方法中，在进水水质较好时，超滤装置采用全量过滤 方式;在进水水质差时，超滤装置采用错流过滤方式。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)采用曝气生物滤池与石灰澄清、变孔隙滤池组成新的预处理工艺，使待处理废水中 的有机物在适当的温度、溶解氧、碱度等条件下，作为微生物新陈代谢的底物，通过微生物 代谢得以降解，增殖的微生物则作为剩余污泥从水中分离出去，废水的有机物污染物就被去 除了。相对于其它物理、化学的处理工艺，曝气生物滤池工艺具有处理效果好、占地省、耐 冲击能力强、管理简便等优点;石灰澄清工艺则能显著降低在反渗透工艺中结垢的离子，并 且能够降低并抑制生物化学处理工艺段出水中残存的微生物，降低了微生物污堵的程度。
传统工艺多数采用常规的混凝澄清过滤工艺，只能去除工业废水中的部分悬浮物。而采 用“曝气生物滤池+石灰澄清+变孔隙滤池”的预处理工艺，可以降低水中的COD、氨氮以 及去除99%以上的悬浮物，减轻后续工艺负荷，使得COD处理负荷不大于 1.0kgCODcr/m3.d，氨氮处理负荷不大于0.45kgNH4+/m3.d，保证出水浊度≤2NTU，碳酸 盐硬度≤1mmol/l，氨氮<5mg/L。本工艺能高效地处理废水中的有机物、结垢离子、悬浮 物、胶体等，为后续的膜分离过程创造了良好的条件，使得系统高回收率得以实现。
2)采用多段法反渗透+浓水反渗透+叠管式反渗透的组合工艺，在来水水质TDS<2000 mg/L时，多段法反渗透采用一级三段的排列方式和低通量设计(小于17LMH)，回收率达 到80%，采用段间增压的模式，保证产水量;浓水反渗透选用抗污染低能耗膜元件，一级两 段设计，降低能耗;提浓段脱盐装置采用叠管式反渗透，选用一级三段设计，采用的膜具有 传统反渗透膜所不具备的超强抗污染能力，使其在处理较差水质时能够保证更长时间连续稳 定的运行而不需要频繁清洗，提浓段脱盐装置的通量不大于28lmh，能保证水温在15-35℃ 时的系统正常运行及产水量。由于进水水质复杂，实际运行中的变化可能较大，产水水质水 量具有波动性，设计选型时要考虑比常规运行能适应更高运行压力的膜元件。本工艺的应用 使废水处理流程变短，系统空间更紧凑，占地面积变小，最大程度地提高的整个系统的回收 率，使得进入蒸发段的水量最小化，减少了蒸发段的工艺负荷，降低投资，实现零排放的目 的。
3)污泥处理系统通过脱水机进行泥水分离，水回流到回用水调节池，而污泥进行无害化处 置。
4)采用多效蒸发系统对经过多次浓缩后的废水进行固液分离，蒸馏水回流到淡水箱，回用 于循环水系统，而固体(无机盐)进行无害化处置或回收。
5)曝气生物滤池、变孔隙滤池、自清洗过滤器和超滤装置的反洗装置生成的反洗水直接回 流至回用水调节池进行回收，使得总的产水率可达92%。
本发明解决了反渗透工艺中结垢、有机物污堵、微生物污堵、膜材料降解等问题，统一 考虑投资、运行费用在内的处理成本，采取经济可行的处理工艺，保证高回收率处理系统能 够稳定、可靠、经济地运行。
